以WiFi为基础的无人机视频传输系统设计分析

　　【摘　要】本文主要以WiFi信号应用为基础设计一项无人机视频数据的传输系统，通过硬件方面更智能化高清摄像头、中央处理器等构件的设计，实现软件系统设计中图像压缩编码、上位机监控等技术应用，以提高视频传输系统实际质量。

　　【关键词】WiFi基础；无人机；视频传输系统；设计应用前言在信息技术迅速革新发展的背景下，无人机应用领域也在不断拓展，在军用与民用各方面中都发挥着重要的应用价值，尤其是在无人机视频传输功能应用上，可更及时提供图像信息探查，在行业发展或是社会经济建设等方面都能发挥出关键作用。但从传统无人机基础设计与技术应用上来看，还存在一定问题，视频信息采集与传输上都容易受环境变化、技术应用、人为操作等方面的影响而出现图像监测质量不佳状况，影响其实际应用效果。

　　一、系统设计的总体规划

　　该视频信息传输立足于无人机的基础数据传输系统，如图一所示，构建由无人机视频数据采集、传输的基本数据处理框架，所以系统的总体规划上主要分为两大部分：在前端节点中主要是对无人机应用系统的设计，包括硬件方面的网络摄像头以及软件方面的数据信息采集、编码、数字信息处理等系列内容，以此构建足够完善的信息采集与预处理模块；在后端处理中主要是对所传输到的视频数据内容进行详细处理，由服务器对处理后的视频内容实时共享到对应终端处理模块中，从而实现无人机下对远端实时状态的监控。该系统在具体应用中将视频数据传输边界清晰化处理，使定位传输模块、飞行通信模块以及地面通信模块三大项内容更有其视频数据传输的细化管控，从而实现视频数据内容更准确传输。

　　图一 无人机数据传输的基本系统构造

　　二、系统主要功能模块的设计

　　在该视频数据传输系统中主要分为硬件设计与软件设计两方面，其中软件设计又可细分为三大模块，定位传输模块、飞行通信模块以及地面通信模块，硬件设计与软件设计应用综合考虑，本身两者即相互渗透与影响，所以本文据此从两方面进行详细的分析。

　　（一）硬件系统设计

　　该视频传输系统硬件设计中，无人机所使用的视频采集节点在设计规划上标准较高，以Cotex A8处理器S5PV210作为中央处理器，借助智能自动化操控程序实现网络摄像头的自动对焦，从而使视频信息采集质量进一步提高，所选用的无线传输网卡为300m高速数据传输形式，以在信息采集后及时完成数据的传输，即便在一些即时性要求较高的视频采集应用领域中同样具有良好的应用效果；无人机中所使用的硬件开发板为STM32,其FLASH 为 512M，同时还应用到四块同步动态随机存取存储器芯片，远超传统无人机硬件系统中的数据识别、处理以及存储能力，而且运行速率也有显著提升，可达120 MHz。摄像头选用的是720P高清摄像模式，并结合自动对焦技术实现更准确、迅速的对焦及视频采集；在无线WIFI的选用中，对传输速率加以限定，至少保持在300MBps以上，以此提高视频数据的发射与接收效率 [1] 。

　　（二）软件系统设计

　　软件系统设计中主要如下图二所示，具体分为三个功能模块的应用，离线阶段的准确定位，建立通信传输基本通道，在线阶段的飞行通信模块实现信息的采集以及数据传输，最后将数据传递到服务器以及用户控制器中，实现数据的准确处理与即时传递。该系统的具体设计将离线WIFI信号采集器引进其中构建起更有效数据传输模式，一旦出现信号缺失问题，通过采集器及时搜索附近通信信号，并通过定位服务使其迅速完成定位，这也是图一网络通信模块3中的重要补充，以此降低环境变化下对视频数据传输的干扰 [2] 。

　　离线阶段主要结合断开重连机制的建设，从下图二所示也可以看出，定位通信模块与地面通信模块之间存在必要连接，而且为单项模式，而飞行通信模块与定位通信模块之间采取的双项模式，在离线阶段能通过两设备层及时向定位服务器发送连接请求信号，尽快实现WIFI信号的迅速连接，减少外界环境干扰的影响。

　　图二 基于WIFI信号应用的视频信息传输功能模块三、系统具体应用分析该系统在具体应用中需要综合考虑理论设计上的具体要点，以此规划实际应用中严格控制的关键内容，具体有如下几点要求：

　　其一，视频传输分辨率与帧率的对应控制中。该系统所选用的是720P摄像头，在具体参数设定中应结合实际所需加以调整，如果将视频分辨率调整在76800时，视频在具体传输播放中的帧率会不断增加，一般会维持在25 fps以内，同时带宽占用也在逐步递增，达到25fps时可以实现带宽占用的数值稳定，并不会对WIFI无线传输带来过高压力；如果将视频分辨率调整在307200以上，摄像头基本达到运行极限点，这时候视频传输播放帧率是比较稳定的，不会出现较大波动，而且系统带宽仅维持在2-3m/S，图像显示依旧比较流畅，能够有效满足当下视频传输的实际需求。

　　其二，WIFI信号应用下的视频信息传输再有一点就是传输距 离上的控制。该系统设计中虽然设计了断开重连机制，但在具体应用中仍需考虑传输距离问题，一般而言，基础数据传输可以达到2000m传输距离，但在视频传输上限制过高，经测验，在200m距离以内，视频数据采集与传输比较稳定，不会出现明显延迟问题；在200-300m之间，虽然基本不会出现断连问题，但视频传输效率明显下降，无法稳定图像，而在300m以上，会出现断连情况，难以保证视频传输安全有效，所以在应用时要充分考虑到信号传输的距离问题 [3] 。

　　结语

　　总之，WIFI信息传输技术应用在无人机视频数据传输中有其多项优势，要比模拟传输具有更加稳定的数据传输能力，本文在其应用基础上所设计的视频传输系统能够实现良好的视频采集与即时传输，但同时系统应用中也有一些不足之处需进一步改进，结合更多先进技术的应用以满足视频传输更高需求。

　　参考文献：

　　[1]林勇.一种通过WiFi实现实时传输音视频的方法及系统[J].信息记录材料,2019,20(02):46[2]宋飞,杨扬.小型无人机视频实时传输的设计与开发[J].

　　电子技术与软件工程,2017(03):184

　　[3]赵锐,梁步阁等.基于WiFi的音视频传输系统设计[J].电视技术,2018,42(09):102作者简介：

　　赵强（1976.01—），男，汉族，河北武邑人，本科，讲师，武警海警学院，主要研究方向：计算机应用，侦察情报。